III. METODOLOGI PENELITIAN
III.1 Diagram Alir Penelitian
Identifikasi masalah
Percobaan pendahuluan
Persiapan media pemeliharaan ikan
Adaptasi
Kolam perlakuan (dengan penambahan Cs-134) Kolam kontrol (tanpa penambahan Cs-134)
Sampling
Preparasi sampel
Pencacahan dengan MCA
Analisis data
Gambar III.1 Diagram Alir Penelitian
III.2. Tempat Penelitian
Penelitian dilakukan di Green House dan Laboratorium PLKL (Pengelolaan Limbah dan Keselamatan Lingkungan), Pusat Teknologi Nuklir, Bahan dan Radiometri, BATAN Jl. Taman Sari No. 71 Bandung.
III.3. Langkah-langkah Pelaksanaan Penelitian
1. Identifikasi masalah
Identifikasi masalah bertujuan menelaah topik permasalahan dan mengkaji hal-hal apa saja yang berkaitan dengan topik permasalahan. Identifikasi masalah dilakukan melalui studi pustaka. Identifikasi masalah juga mencakup identifikasi ikan lele yang digunakan dalam penelitian.
2. Percobaan pendahuluan
Percobaan pendahuluan dilakukan untuk mengetahui cara perlakuan terhadap ikan lele sehingga ikan lele dapat bertahan hidup dengan baik selama waktu penelitian yang direncanakan.
Pada penelitian terdahulu dengan menggunakan ikan mas, awalnya digunakan bak berisi 50% air kolam alami dan 50% air kran yang berasal dari sumber artesis di kawasan PTNBR BATAN. Ternyata kandungan air kolam alami meningkatkan pertumbuhan lumut dalam bak yang mempercepat keruhnya air sehingga diputuskan untuk memakai air kran 100%. Pada penelitian dengan menggunakan ikan lele ini, digunakan 100% air kran untuk menghindari pertumbuhan lumut yang dikhawatirkan akan ikut menyerap Cs-134 dari air.
Ikan lele termasuk ikan dengan perawatan yang mudah. Ikan lele dapat hidup dalam perairan agak tenang dan kedalamannya cukup, sekalipun kondisi airnya jelek, keruh, kotor dan miskin zat O2 (Prihatman, 2000). Sesuai dengan
literatur tersebut, maka perlakuan pada kolam untuk pemeliharaan ikan lele pada penelitian ini, antara lain tidak menggunakan sistem penyaring air, mengalirkan air menggunakan pompa dan menambahkan aerator yang berfungsi untuk meningkatkan kandungan oksigen terlarut dalam air.
3. Persiapan media pertumbuhan ikan
Media pertumbuhan ikan disiapkan untuk penelitian dengan kondisi sesuai hasil percobaan pendahuluan berupa dua buah kolam dengan volume air masing-masing 500 liter.
4. Adaptasi
Ikan lele yang akan digunakan di dalam penelitian diadaptasikan selama 55 hari di dalam media pertumbuhan yang telah disiapkan. Terdapat dua kolam
adaptasi, kolam kecil berukuran panjang =1,2 m, lebar =0,9 m, tinggi=0,5 m berisi ikan lele yang kemudian akan dimasukkan ke kolam aktif Cs-134 dan kolam besar yang merupakan kolam kontrol dengan ukuran panjang =1,75 m, lebar =1m, tinggi=0,5 m. Pada awal proses adaptasi ke dalam air kolam ditambahkan amoxilyn 500 mg per hari selama tiga hari untuk memberantas bakteri yang ada pada ikan. Masa adaptasi dibagi menjadi 2 tahap yaitu pada bulan April dan Mei. Pada bulan April, 18 ekor mati pada kolam kecil dan 15 ekor mati pada kolam besar. Jumlah tersebut relatif besar dibandingkan jumlah total ikan pada awal masa adaptasi yaitu 29 ikan di kolam kecil dan 47 ikan di kolam besar. Pada bulan Mei, dilakukan penambahan jumlah ikan sebanyak 65 ekor di kolam kecil. Sisa ikan yang masih hidup pada awal adaptasi di kolam kecil dipindahkan ke kolam besar, sehingga jumlah total ikan kolam besar sebanyak 65 ikan. Selama masa adaptasi tersebut 4 ekor mati dalam kolam kecil dan 15 ekor pada kolam besar. Jumlah tersebut relatif sedikit dibandingkan jumlah total ikan pada saat penambahan ikan yaitu 65 ikan di kolam kecil dan 65 ikan di kolam besar (Lampiran A). Dari lampiran A tersebut, pada bulan April tingkat kematian ikan per hari berkisar antara 3,57 – 7,69 % untuk kolam besar dan 1,43 – 3,18 % untuk kolam kecil. Sedangkan untuk bulan Mei, tingkat kematian ikan per hari berkisar antara 1,56 – 5,8 % untuk kolam besar dan 1,64 – 3,3 % untuk kolam kecil. Dilihat dari tingkat kematian ikan, masa adaptasi pada bulan Mei lebih efektif daripada bulan April, sehingga ikan siap dipelihara dalam kolam perlakuan dan kolam kontrol.
5. Penambahan Cs-134
Kolam aktif Cs-134 yang digunakan pada penelitian ini merupakan kolam yang digunakan pada penelitian sebelumnya yaitu untuk ikan mas dan ikan mujaer. Oleh karena itu, pada kolam aktif Cs-134 masih terdapat sisa konsentrasi Cs-134 hasil penelitian sebelumnya. Pada tanggal 7 Mei 2007, dilakukan sampling air kolam perlakuan pada tiga titik, yaitu titik 1 berada di inlet pompa sirkulasi, titik 2 berada di tengah kolam, dan titik 3 berada di dekat outlet pompa sirkulasi air. Dari sampling air kolam perlakuan tersebut didapat konsentrasi Cs-134 sebesar 5,68 Bq/ml. Pada penelitian ini diperlukan konsentrasi Cs-Cs-134 sebesar 10 Bq/ml. Berdasarkan perhitungan pada lampiran D maka Cs-134 yang
harus ditambahkan sebesar 1,7 ml. Sebelum ditambahkan ke kolam perlakuan, 1,7 ml CsNO3 diencerkan pada 100 ml air, hasil pengenceran tersebut dibubuhkan di
beberapa titik pada kolam perlakuan dan kemudian air kolam disirkulasikan menggunakan pompa air agar tercampur merata. Beberapa jam kemudian, dilakukan sampling air di tiga titik untuk mengetahui konsentrasi Cs-134 awal di dalam air dan untuk melihat apakah Cs-134 di dalam air telah tercampur merata. Perhitungan dan tabel sampling air dapat dilihat pada Lampiran D.
6. Pemeliharaan ikan selama penelitian.
Sebanyak 61 ekor ikan lele dimasukkan ke dalam kolam perlakuan dan 48 ekor ikan lele dimasukkan ke kolam kontrol pada tanggal 25 Mei 2007. Ikan dipelihara selama 67 hari. Selama pemeliharaan, ikan diberi pakan dua kali sehari sebanyak 13,68 gram. Dilakukan pengukuran suhu dan pH air kolam, serta suhu dan kelembaban udara Green house. Apabila pH air turun menjadi < 7, maka ditambahkan kapur sampai pH menjadi 7. Ketinggian air dijaga tetap konstan, sehingga volume air tetap 500 liter.
7. Sampling
Sampling ikan dan air kolam dilakukan setiap lima hari sekali. Berdasarkan penelitian yang dilakukan sebelumnya (ikan mas dan ikan mujaer), setiap kali sampling diambil 3 ekor ikan dan 1 sampel air dari masing-masing kolam dengan asumsi air tercampur merata karena selalu mengalami sirkulasi. Ikan ditangkap dengan jaring atau pancing, kemudian dimasukkan ke dalam ember kemudian ikan dimatikan dengan cara memukul kepala. Ikan dicuci dengan air mengalir, kemudian ditimbang.
8. Preparasi sampel
Sampel ikan dipisahkan menjadi bagian yang dikonsumsi yaitu daging dan bagian yang dibuang yaitu tulang, dan organ dalam. Masing-masing bagian dicincang kecil-kecil, dimasukkan ke dalam tabung kemudian ditimbang, dan ke dalam tabung diisi HCl 1,85 M hingga mencapai volume total 100 mL.
9. Pembuatan larutan HCl 1,85 M
Larutan HCL 37% diambil sebanyak 125 ml dan diencerkan dengan air secara perlahan-lahan dan diaduk sampai volume total 1000 ml.
Sampel yang telah disiapkan diletakkan di atas detektor HPGe pada spektrometer gamma dan hasil pencacahannya berupa cacah pada berbagai tingkatan energi radiasi gamma yang terdeteksi oleh alat.
11. Analisis data
Data hasil pencacahan dihitung dan hasil perhitungan dianalisis. Pada Bab IV ‘Hasil dan Pembahasan’ disajikan nilai rata-rata pada setiap kali sampling. Hasil pengukuran dan perhitungan yang lebih detail disajikan dalam lampiran.
III.4 Alat dan Bahan
III.4.1. Alat
a. Bak berukuran panjang =1,75 m, lebar =1m, tinggi=0,5 m sebanyak 2 buah. Sistem dalam kolam penelitian dapat dilihat pada Gambar III.2.
b. Bak berukuran panjang =1,2 m, lebar =0,9 m, tinggi=0,5 m sebanyak 1 buah. c. Pompa sirkulasi air 2 buah untuk dua buah bak dengan kapasitas maksimal 35
L/menit
d. Dua buah aerator merk Hallea ACO 5505 dengan deskripsi alat :
Hailea Air Pump, twin outlet - 330L/jam
Beda tegangan : 220-240V. Frekuensi : 50Hz.
Tenaga : 6Watt.
Air output : 5,5L/menit
Tekanan : 0,030Mpa
e. Dua buah lampu TL untuk penghangat ruangan 1 x TLD 18 Watt, 220 Volt 50 Hz
f. pH meter berupa indikator universal dengan merk kGaA, 64271 Darmstadt, Germany.
g. Termometer untuk mengukur suhu air 2 buah
h. Alat pengukur suhu (termometer) dan kelembaban (hygrometer) ruang
i. Sarung tangan, jas lab, TLD badge, masker, dan sabun cair untuk mencuci tangan
j. Neraca untuk menimbang sampel ikan utuh/sebelum preparasi, dengan spesifikasi:
Merk : Five goats
Kapasitas Maksimal: 2 kg
k. Dua buah ember berfungsi sebagai tempat meletakkan sampel ikan yang baru ditangkap, masing-masing berukuran 10 liter untuk ikan lele dari kolam perlakuan dan 2,5 liter untuk ikan lele dari kolam kontrol.
l. Dua buah gayung berfungsi untuk mengambil air sampel, masing-masing berukuran 2 liter untuk air aktif Cs-134 dan 0,5 liter untuk air kontrol.
m. Kertas merang berukuran 50 x 30 cm sebagai alas pada nampan dan lantai
green house untuk menghindari kontaminasi. Setiap sampling dibutuhkan ± 8
lembar kertas sampling.
n. 228 tabung sampel untuk 18 kali sampling. o. Alat penangkap ikan berupa pancing dan jaring
p. Neraca teknis PG3002-G untuk menimbang sampel yang telah dipreparasi dengan spesifikasi:
Merk : Mettler
Kapasitas maksimal : 3100 gram. Ketelitian : 0,01 gram
q. Peralatan bedah ikan berupa 3 buah nampan, 2 buah gunting dan 2 buah pinset untuk sampel ikan dari kolam perlakuan dan 1 buah nampan, 2 buah gunting dan 2 buah pinset untuk sampel ikan dari kolam kontrol.
r. Tabung erlenmeyer 100 ml s. Gelas beker 1000 ml 2 buah t. Pengaduk 2 buah
u. Ruang asam untuk mengencerkan HCl v. Corong 1 buah
w. Kertas saring, 1 buah setiap sampling
x. Satu buah plastik klip berukuran 7,5 x 10 cm sebagai tempat kertas saring yang mengandung filtrat CsNO3 dan endapan lainnya.
y. Plastik berukuran 30 x 15 cm masing-masing 2 buah untuk aktif dan 2 buah untuk kontrol sebagai alas tabung sampel ketika dimasukkan ke dalam spektrometer gamma.
z. Alat pencacah, yaitu spektrometer gamma dengan detektor High Purity
Germanium (HPGe) yang dilengkapi dengan Multi Chanel Analyzer (MCA)
dan komputer penampil. Spesifikasi alat spektrometer gamma yang digunakan dapat dilihat pada Tabel III.1.
a b c Keterangan: a pompa b: aerator
c: papan terjunan hidrolis arah panah menunjukkan arah sirkulasi air
Gambar III.2. Bagan sistem sirkulasi dan aerasi dalam kolam penelitian
Tabel III.1. Spesifikasi alat spektrometer gamma
No Nama Alat Tipe/Model
1 Detektor HPGe Tennelec CPVDS 30-30125 2 Pre amplifier Tennelec Seri No. 2265 3 Bias Suply Voltage Tennelec TC 950
4 Tangki Ni Cair Tennelec
5 Amplifier Tennelec TC 244
6 MCA Card Nucleus Model 8000
7 CPU IBM Model 30286
8 Monitor IBM Model 30286
9 Printer Epson LQ 1050
Sumber: Laboratorium cacah bidang keselamatan dan kesehatan, PTNBR-BATAN.
III.4.2. Bahan
1. Ikan Lele, 109 ekor dengan spesifikasi: Nama Pasaran : Ikan lele
Nama Latin : Clarias sp.
Diperoleh dari penjual ikan di Pasar Suci, Bandung. 2. Air sumur, 500 liter di masing-masing kolam.
3. Pakan ikan lele berupa makanan pellet apung dengan komposisi bahan (% berat): tepung ikan=27, bungkil kacang kedele=20, tepung terigu=10,5, bungkil kacang tanah=18, tepung kacang hijau=9, tepung darah=5, dedak=9, vitamin=1, mineral=0,5.
4. CsNO3, ditambahkan pada kolam perlakuan sebanyak 1,7 mL pada tanggal 14
Mei 2007. Spesifikasi CsNO3 yang digunakan sebagai sumber Cs-134 dalam
penelitian ini pada tanggal 2 Juni 2005 adalah sebagai berikut : T1/2 : 2,05 tahun
Impurity : Cs-133
Volume: 1000 mL
Aktivitas: 78 µCi/ mL(2,886 MBq/mL) 5. HCl 1,85 M
6. Kapur sirih untuk menetralkan pH air. 7. Amoxilin
8. Standar Cs-134 1135 Bq sebanyak 100 ml dalam tabung sampel.
III.5. Perhitungan
III.5.1. Aktivitas Radionuklida dalam Sampel
Aktivitas Cs-134 dalam sampel air kolam dan sampel ikan lele diperoleh dengan cara membandingkan nilai cacah sampel dengan efisiensi alat. Aktivitas pada sampel dihitung dengan persamaan:
alat t
Ș cacah(cps)
Ȝt 0 t A e A u ... (III.2) 1/2 T 0,693 Ȝ ... (III.3) Keterangan :
At = Aktivitas Cs-134 dalam sampel pada saat pencacahan (Bq).
A0 = Aktivitas Cs-134 dalam sampel pada saat pengambilan sampel (Bq).
Ȝ = Konstanta peluruhan § 9,25527 x 10-4/hari. t1/2 = Waktu paruh Cs-134 (2,05 tahun).
T = Waktu tunda dari pengambilan sampel hingga saat pencacahan. Ș alat = Efisiensi pencacahan detektor yang didapat dari pencacahan standar.
Nilai efisiensi alat dapat diperoleh dengan persamaan berikut:
) ( ) ( Șalat Bq Std Aktivitas cps Std Cacah Nilai ... (III.4)
Standard yang digunakan di dalam perhitungan efisiensi alat harus memiliki bentuk dan volume yang sama dengan sampel yang ingin diketahui aktivitasnya.
III.5.2. Aktivitas Radionuklida dalam Air Kolam
Untuk menganalisis aktivitas radionuklida dalam air kolam dilakukan tiga jenis perhitungan aktivitas yaitu aktivitas penelitian, alami dan perhitungan.
Aktivitas penelitian di dalam air kolam adalah aktivitas total di dalam 500 L air kolam pada waktu t yang dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut (Martin, 2002): mL mL Bq A Bq A kolam sampel ) 500000 100 ( ) ( 0( ) ) ( 0 u ... (III.5)
Aktivitas alami maksudnya adalah aktivitas Cs-134 di dalam air akibat peluruhan secara alami. Perhitungan dilakukan menggunakan Persamaan III.2.
Besarnya aktivitas Cs-134 menurut perhitungan adalah aktivitas alami air dikurang penyerapan (Anggiana, dalam Fauzana 2007).
2 Ȝt 1(0) 1 A e A A ... (III.6) Keterangan:
AI = Aktivitas total Cs-134 hasil Perhitungan (Bq).
A1(0) = Aktivitas awal total Cs-134 di air (Bq).
Ȝ = Konstanta peluruhan = 9,25527 x 10-4/hari A2 = Aktivitas total Cs-134 pada ikan.
III.5.3. Konsentrasi Radionuklida dalam Sampel Ikan
Konsentrasi dalam sampel ikan diperoleh dari nilai aktivitas dan berat sampel ikan lele. Untuk menghitung konsentrasi radionuklida dalam sampel ikan digunakan persamaan :
w A
Ci 0 ... (III.7)
Konsentrasi dalam sampel air dihitung dengan membagi nilai aktivitas sampel air dengan volume air.
V A
C 0
2 ... (III.8)
Keterangan :
C2 = Konsentrasi Cs-134 dalam sampel saat sampling (Bq/gr).
A0 = Aktivitas Cs-134 dalam sampel pada saat sampling (Bq).
W = Berat sampel (gr). V = Volume sampel (mL).
III.5.4. Nilai Faktor Transfer
Nilai faktor transfer dihitung berdasarkan rasio konsentrasi radionuklida dalam ikan lele terhadap konsentrasi radionuklida dalam air. Faktor transfer dapat dihitung dengan persamaan :
Aa Aj
Ft ... (III.9) Keterangan :
Ft = Faktor transfer (mL/gram).
Aj = Konsentrasi di jaringan ikan lele (Bq/gram). Aa = Konsentrasi di media (Bq/mL).
III.5.5. Dosis Ekuivalen
International Atomic Energy Agency (IAEA) merumuskan dosis total yang
akan diterima oleh manusia apabila mengkonsumsi makanan yang mengandung
134Cs, yaitu sebagai berikut:
8 t 2 K 1,3 10 C H u u u ... (III.10) Keterangan :
H = Dosis yang diterima oleh manusia (Sv).
C2(t) = Konsentrasi Cs-134 pada makanan pada saat t (Bq/gram berat basah).
1,3 x 10-8 = Koefisien dosis efektif untuk radionuklida cesium (Sv/Bq). K = Konsumsi/ tahun perkapita.
III.5.6. Nilai Masukan Tahunan (Annual of Intake)
Sesuai dengan publikasi ICRP no.26, kombinasi efek paparan eksterna dan interna yang diterima secara bersamaan agar tidak melebihi batas dosis yang direkomendasikan untuk efek stokastik, adalah mengikuti persamaan berikut:
1 . .
¦
IjL d Ij L wb H wb H ….. (III.11) Keterangan:Hwb : Dosis ekuivalen dari paparan eksterna yang diterima. Hwb.L : Batas dosis ekuivalen tahunan
Ij : Kontaminasi radionuklida j
III.5.7. Model Perpindahan Radionuklida Air - Ikan
Dengan mengabaikan discharge dari ikan kembali ke air diabaikan, digunakan Persamaan II.13 (Man, 1999).
Untuk validasi model, dilakukan perhitungan faktor korelasi dan faktor koreksi. Faktor korelasi dihitung dengan menggunakan Pearson’s product
moment correlation (r) sebagai berikut:
1 1 2 2 1/ 2 2 2 1 1 2 2 i i i i Y Y Y Y r Y Y Y Y ª º « » ¬ ¼¦
¦
¦
... (III.12) Keterangan: r = Faktor korelasi 1iY Konsentrasi hasil penelitian (Bq/gram)
1
Y Konsentrasi rata-rata hasil penelitian (Bq/gram)
2i
Y Konsentrasi pada model (Bq/gram)
2
Y Konsentrasi rata-rata pada model(Bq/gram)
Faktor koreksi terhadap model diperoleh dengan menghitung standar deviasi dari model terhadap data penelitian, yang dirumuskan (Anggiana, dalam Fauzana 2007):
1 n 2 2 2Model i 2Penelitian i i 1 C C SD n 1 ª º « » « » « » « » ¬ ¼¦
... (III.13) Keterangan:C2Model(i) = Konsentrasi Cs-134 berdasarkan model (Bq/mL)
